局部组成模型结合谱学性质研究胺型离子液体与溶剂的相互作用

Ammonium-based ionic liquids are showing enormous potential as catalysts and solvents with many advantages, such as low-cost,easy to prepare, and smaller toxicity and so on. Therefore they can be utilised in many fields like carbon dioxide absoption, wastewater treatment, catalytic and synthesis reactions. It has been proved that the presence of solvents can remarkably affect the properties of imidazolium-based ionic liquids. However the interactions between ammonium-based ionic liquids and solvents are still not clear by now. In our project, 1H NMR chemical shifts and IR frequency of binary solutions (the ammonium-based ionic liquid +solvent)at different concentrations will be correlated through the local composition model. Accordingly the local molar fractions can be calculated, which can be employed to analyse the interactions between the ammonium-based ionic liquid and solvent. In addition,the physical-chemistry properties of solutions of the ammonium-based ionic liquid +solvent at different concentrations will be measured. Using these information, we can finally detect the effect of solvents on the properties and structure of ammonium-based ionic liquids.

胺型离子液体制备简单、生产成本低、毒害性小，在二氧化碳吸收、污水处理、及诸多催化、合成反应过程中均表现出良好的性能，是一种不同于传统咪唑型离子液体的新型离子液体材料。已有研究表明，溶剂的存在会对咪唑型离子液体的结构及性质产生影响，但是胺型离子液体与溶剂之间的相互作用模式以及溶剂对其性质的影响目前尚不清楚。本项目拟采用局部组成模型结合谱学性质，再辅以物化性质测定的方法，系统分析胺型离子液体与不同溶剂的相互作用。通过测定溶剂+胺型离子液体二元体系在不同浓度下的红外光谱频率及核磁共振化学位移，采用局部组成模型分别进行关联，考察局部摩尔分数随宏观浓度的变化关系，并结合体系的粘度、密度、电导率等物化性质的变化特点，分析、对比不同类型的溶剂与胺型离子液体相互作用的异同，从而揭示胺型离子液体的结构随溶剂类型及浓度变化的规律。本项目的开展将为功能化胺型离子液体的设计和工业化应用提供指导和帮助。

胺型离子液体作为一种新兴的质子型离子液体，在许多方面都表现出了优良的特性和广阔的应用前景。但是目前针对胺型离子液体开展的基础研究却还十分匮乏。本项目采用局部组成模型结合核磁共振波谱、红外光谱、拉曼光谱等谱学性质，系统研究了一系列胺型离子液体在溶液中的微观结构，同时借助粘度、密度、电导率等物化性质，分析、对比了不同类型的溶剂(如水和有机溶剂)与胺型离子液体相互作用的异同，总结了胺型离子液体的结构随溶剂类型及浓度的变化规律，如通过局部组成模型关联核磁共振化学位移发现，胺型离子液体在溶液中的局部结构会随着溶液浓度发生变化，介电常数较大的溶剂对胺型离子液体的微观结构及宏观物化性质产生更加显著的影响，胺型离子液体二元溶液的不同谱学性质之间存在定量联系等等，这些结论为揭示胺型离子液体的构效关系及其工业化应用提供了具有价值的帮助和指导。本项目共发表相关论文18篇，其中SCI论文10篇，国内核心期刊论文3篇，会议论文5篇，培养硕士研究生4人。